ВВЕДЕНИЕ 3
1. РАССМОТРЕНИЕ ВОПРОСА ИССЛЕДОВАНИЯ 5
1.1 Акустические исследования природных сред 5
1.1.1 Метод скважинной шумометрии 8
1.2 Модели звукообразования в пористых средах 10
1.3 Изменение проницаемости методом акустического воздействия 14
1.4 Пористость, проницаемость и гранулометрический состав 26
2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ 30
2.1 Образцы пористых сред и их фильтрационные свойства 30
2.2 Экспериментальная установка 35
2.2.1 Описание установки 35
2.2.2 Методика проведения экспериментальных исследований 38
2.3 Спектральные характеристики фильтрационных шумов 40
2.4 Изменение проницаемости при УЗ воздействии 45
2.5 Анализ и обобщение полученных результатов 51
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 55
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 57
ПРИЛОЖЕНИЕ
В последнее время современная нефтяная промышленность сосредоточена на разработке месторождений со сложными характеристиками течения, типичными, например, для резервуаров с низкой проницаемостью. Поэтому важно определять зоны течения в скважинах, при производстве из таких резервуаров. Для конкретных и сложных случаев, когда обычные методы контроля давления и испытания под давлением не могут дать убедительных результатов, технология регистрации спектрального шума становится полезным инструментом при выборе между возможными методами добычи. Таким образом, технология имеет значительную ценность за счет сокращения стоимости проекта без ущерба для качества и простаивания[1].
Даже с повышенным интересом к альтернативному источнику энергии, население мира продолжает полагаться на ископаемое топливо для своей повседневной деятельности. Необходимость увеличения производства для удовлетворения этого глобального спроса имеет первостепенное значение для нефтяной промышленности, поскольку продолжаются поиски новых нефтяных месторождений, расширяются существующие и разрабатываются новые методы повышения нефтеотдачи остаточной нефти. В прошлом использовались химические методы для извлечения нефти, но с ростом стоимости химических веществ, связанных с загрязнением окружающей среды, возникающей в результате использования этих химических веществ и других технических методов, привел к поиску нетрадиционного метода, такого как ультразвуковая стимуляция, в качестве метода дополнительной добычи нефти [2-4].
Теоретически ультразвуковой метод является экономичной и экологически чистой технологией, которая интересует людей уже более шести десятилетий с целью улучшения добычи тяжелой нефти. Однако, несмотря на многие исследования, по-прежнему существуют вопросы об эффективных механизмах, вызывающих увеличение добычи. Считается что кавитация, тепловыделение и снижение вязкости являются тремя из перспективных механизмов, вызывающих увеличение добычи нефти из-за излучения ультразвуковых волн [5-7].
Объектом исследования будет являться образец искусственно созданной пористой среды. Экспериментальное исследование заключается в измерении основных параметров процесса фильтрации через такой образец, как при различных режимах ультразвукового воздействия, так и без него.
Целью настоящей работы является исследование воздействия ультразвука на процесс фильтрации в пористой среде, а также, исследование спектральных характеристики фильтрационных шумов в пористых средах, возникающих при фильтрации газа/жидкости.
Для достижения поставленной цели необходимо решение следующих основных задач:
• проведение аналитического обзора современной научно-технической литературы по теме фильтрационного звукообразования в пористых средах и ультразвукового воздействия на пористые среды;
• создание образцов пористых сред и исследование их фильтрационных характеристик и спектров фильтрационных шумов;
• разработка экспериментальной установки для воздействия на образцы насыщенных пористых сред ультразвуковыми колебаниями;
• проведение экспериментальных исследований влияния ультразвука на фильтрационные свойства пористых сред и спектры фильтрационных шумов;
• выполнение анализа экспериментально полученных данных.
В ходе выполнения данной исследовательской работы были проанализированы ранее выполненные работы схожей тематики, была спроектирована и собрана экспериментальная установка, позволяющая моделировать процесс фильтрации газа/жидкости через пористую среду, а также воздействовать ультразвуком на образец с поддержанием заданного давления.
Вместе с тем был получен опыт по:
• определению гранулометрического состава методом ситового анализа;
• созданию искусственных образцов пористых сред в лабораторных условиях с определением их фильтрационно-емкостных свойств: пористости, проницаемости;
• работе с измерительной аппаратурой
Разработана методика выполнения исследования, в течении которой:
• получены спектральные характеристики фильтрационных шумов, возбуждаемых при течении флюида через пористую среду;
• получены зависимости расхода жидкости, которые характеризуют изменение проницаемости, при воздействии ультразвуком на исследуемый образец;
Сформулированы основные выводы:
• скорость фильтрации не влияет на местоположение частотных пиков;
• от скорости фильтрации зависит лишь амплитуда фильтрационных шумов;
• каждой структуре скелета пористой среды для наибольшего увеличения проницаемости необходимо подбирать свой уровень интенсивности и частоты ультразвукового воздействия;
• в ходе исследования уменьшение интенсивности воздействия УЗ привело к увеличению проницаемости;
• с увеличением проницаемости после ультразвуковой обработки образцов, смещение частоты акустической излучения, генерируемого потоком флюида, происходило в сторону высоких частот
Полученные данные могут послужить опорными в вопросах идентификации образцов пористых сред при исследовании нефтегазовых пластов и могут быть использованы в качестве вспомогательных при выборе режима ультразвуковой обработки нефтегазовых месторождений при процессе добычи нефти/газа.
